1、2020/7/4,1,第6章負(fù)反饋放大器,2020/7/4,2,基本要求,掌握負(fù)反饋放大電路的組態(tài)判斷及其分析方法、參數(shù)計算以及深度負(fù)反饋的計算；熟悉負(fù)反饋的基本概念；負(fù)反饋對放大器性能的影響，負(fù)反饋放大器的自激、自激條件和消除自激的原理等；了解負(fù)反饋放大器的框圖分析法，供讀者選學(xué)。,2020/7/4,3,6.1反饋的基本概念及分類6.1.1反饋的基本概念,1.什么是反饋,將系統(tǒng)(如放大器)輸出量(電壓或電流)的一部分或全部，通過某種形式的反饋網(wǎng)絡(luò)送回到系統(tǒng)（如放大器）的輸入回路，與原輸入量混合(相加或相減)得到一個凈輸入量加到某一放大器件的真正的輸入端，共同參與系統(tǒng)輸入的控制的過程，稱為反饋

2、。帶有反饋電路的放大器稱為反饋放大器。在放大電路中引入合適的反饋，可以使放大器的某些性能得到改善，這種手段在工程上稱為“反饋法”。,2020/7/4,4,反饋信號,輸入信號,輸出信號,凈輸入信號,比較環(huán)節(jié),2.反饋電路方框圖,閉合環(huán)路,開環(huán)放大電路,反饋網(wǎng)絡(luò),2020/7/4,5,2020/7/4,6,3.直流電流負(fù)反饋電路,輸入回路,輸出回路,反饋網(wǎng)絡(luò),2020/7/4,7,4.反饋過程,輸出電流ICQ發(fā)生變化,在RE上產(chǎn)生壓降UEQICQRE的變化,使放大元件的輸入UBE產(chǎn)生變化,抑制輸出電流ICQ的變化,直流電流負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電流ICQ,2020/7/4,8,6.1.2負(fù)反饋放大器增

3、益的基本表達(dá)式,由圖6-1所示反饋放大器的方框圖，可以得到,(6-1),(6-2),(6-3),2020/7/4,9,2020/7/4,10,6.1.3反饋基本類型及判斷,6.1.3.1反饋的基本類型,1.正反饋和負(fù)反饋,在放大電路中，如果引入反饋信號后，使放大器的凈輸入信號加強(qiáng)，從而增加了放大器增益，這種反饋稱為正反饋；反之，如果引入反饋信號后，使放大器的凈輸入信號減弱，從而降低了放大器增益，這種反饋稱為負(fù)反饋。,2.交流反饋和直流反饋,在放大電路中各電壓和電流都是交流分量和直流分量疊加而成，如果反饋信號中只存在直流分量，則稱為直流反饋；如果反饋信號中只存在交流分量，則稱為交流反饋。,202

4、0/7/4,11,3.電壓反饋和電流反饋,在反饋電路中，如果反饋信號取樣于輸出電壓，則稱為電壓反饋；如果反饋信號取樣于輸出電流，則稱為電流反饋。,4.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋,5.局部反饋和級間反饋,多級放大電路中，通常將每級放大電路自身引入的反饋稱為局部反饋(或本級反饋)，而將兩級(或兩級以上)引入的反饋稱為級間反饋，將從多級放大器的末級放大電路引到輸入級的反饋稱為主反饋(級間反饋)。,2020/7/4,12,1).正反饋與負(fù)反饋,(1)正反饋反饋信號加強(qiáng)輸入信號的作用，使凈輸入信號大于原輸入信號。,正反饋通常用于振蕩器電路,正反饋,2020/7/4,13,(2)負(fù)反饋反饋信號削弱輸入信號的作用，

5、使凈輸入信號小于原輸入信號。,負(fù)反饋改善放大電路的性能，廣泛應(yīng)用于電子技術(shù)、自控等領(lǐng)域之中。,負(fù)反饋,2020/7/4,14,2)直流反饋與交流反饋,(1)直流反饋反饋?zhàn)饔脙H在直流通路中存在。,直流通路,反饋網(wǎng)絡(luò),2020/7/4,15,(2)交流反饋在交流通路中存在的反饋,交流通路,輸入回路,輸出回路,反饋網(wǎng)絡(luò),2020/7/4,16,6.1.3.2四種反饋組態(tài)的判斷1.電流串聯(lián)負(fù)反饋,判斷反饋極性時，通常用瞬時極性法進(jìn)行判斷。首先判斷電路中是否存在反饋支路(或反饋網(wǎng)絡(luò))，如果存在反饋，則繼續(xù)判斷它是直流還是交流反饋，是局部還是級間反饋，是電壓還是電流反饋，是串聯(lián)還是并聯(lián)反饋，是正反饋還是負(fù)

6、反饋。,2020/7/4,17,2020/7/4,18,輸入回路,反饋網(wǎng)絡(luò)F,輸出回路,a.判斷反饋網(wǎng)絡(luò),2020/7/4,19,b.利用瞬時極性法判斷極性,反饋過程如下：,因此判斷為負(fù)反饋,2020/7/4,20,交流通路,輸入回路,反饋網(wǎng)絡(luò),由輸入回路：,由反饋網(wǎng)絡(luò)：,由此判斷為串聯(lián)反饋,因此判斷為電流反饋,該電路為：電流串聯(lián)負(fù)反饋,c.負(fù)反饋的組態(tài)判斷,且反饋系數(shù)為,2020/7/4,21,負(fù)反饋的組態(tài)判斷小結(jié),令uo=0，uf0，,(b)uf與ui串聯(lián)于運(yùn)放的輸入回路，屬串聯(lián)反饋。,電流串聯(lián)負(fù)反饋,電流串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流,2020/7/4,22,使凈輸入信號減小，電流采樣，負(fù)反饋,

7、使凈輸入信號？，電流采樣，？反饋,2020/7/4,23,c.增益和反饋系數(shù)的表示方法,2020/7/4,24,2.電壓串聯(lián)負(fù)反饋,2020/7/4,25,1）反饋組態(tài)判斷,級間反饋過程如下：,因此判斷為負(fù)反饋,2020/7/4,26,使凈輸入信號減小，電流采樣，負(fù)反饋,使凈輸入信號減小，電流采樣，負(fù)反饋,2020/7/4,27,輸入回路,輸出回路,在輸入回路中,判斷為：串聯(lián)反饋,其中,判斷為：電壓反饋,因此判斷為：電壓串聯(lián)負(fù)反饋,直通信號,且反饋系數(shù)為：,2020/7/4,28,2020/7/4,29,2）增益和反饋系數(shù)的表示方法,2020/7/4,30,3.電流并聯(lián)負(fù)反饋1）反饋組態(tài)判斷,

8、反饋過程如下,2020/7/4,31,由輸入回路：,判斷為并聯(lián)反饋,且反饋系數(shù)為：,該電路為：電流并聯(lián)負(fù)反饋,因此判斷為電流反饋,直通信號,2020/7/4,32,2）增益和反饋系數(shù)的表示方法,2020/7/4,33,對圖6-5(b)所示放大電路，利用“虛斷”的概念，有,時,2020/7/4,34,4.電壓并聯(lián)負(fù)反饋1）反饋組態(tài)判斷,反饋過程如下,2020/7/4,35,圖6-6(b)所示電路中利用“虛短”和“虛斷”的概念,輸入回路中由KCL得,判斷為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。,2020/7/4,36,2）增益和反饋系數(shù)的表示方法,2020/7/4,37,反饋組態(tài)的判斷歸納,1)首先找出電路中的反饋支路

9、,分析各反饋支路是直流反饋、交流反饋、局部反饋還是級間反饋。2)從輸入信號開始，經(jīng)過基本放大器放大后得到輸出信號，再經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)，將信號反饋到放大器輸入回路，用瞬時極性法判斷各支路引入的反饋極性，是正反饋還是負(fù)反饋。3)判斷是電壓反饋還是電流反饋。4)根據(jù)放大電路輸入回路中3個電量的關(guān)系，判斷是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。,2020/7/4,38,2020/7/4,39,電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián),四種類型負(fù)反饋的表達(dá)式,2020/7/4,40,【例6-1】,電路如例6-1圖(a),(b)所示。（1）判斷圖示電路的反饋極性及組態(tài)；（2）求出反饋電路的反饋系數(shù)。,圖6-8例6-1圖,2020/7

10、/4,41,解:（1）判斷電路反饋極性及類型,圖a中虛線所示為分析反饋時的信號走向。,圖6-8例6-1圖,2020/7/4,42,（2）求出反饋電路的反饋系數(shù),為了分析方便，畫出圖6-8(a)，(b)的反饋網(wǎng)絡(luò)分別如圖(c)，(d)所示。,圖a所示電路的反饋系數(shù),2020/7/4,43,【例6-2】,試判斷下列電路的級間交流反饋的極性和組態(tài)。,圖6-9例6-2圖,2020/7/4,44,2020/7/4,45,圖6-9例6-2圖,2020/7/4,46,例6-2圖b所示電路中,2020/7/4,47,圖6-9例6-2圖,2020/7/4,48,例6-2圖(c)所示電路是一個三級放大器，瞬時極性

11、法判斷反饋過程如下,2020/7/4,49,圖6-9例6-2圖,2020/7/4,50,例6-2圖(d)所示反饋電路，瞬時極性法判斷反饋過程如下,2020/7/4,51,2020/7/4,52,輸入回路中的電流,滿足KCL的約束關(guān)系，利用“虛斷”的概念有,判斷為電壓并聯(lián)負(fù)反饋,2020/7/4,53,6.2負(fù)反饋放大電路的方框圖,根據(jù)圖6-1所示單環(huán)負(fù)反饋放大電路框圖，上述四種組態(tài)的負(fù)反饋放大電路可以用圖6-8所示方框圖表示。為了分析方便，將基本放大器表示為網(wǎng)絡(luò)A，反饋電路表示為網(wǎng)絡(luò)B。,2020/7/4,54,2020/7/4,55,2020/7/4,56,2020/7/4,57,2020/

12、7/4,58,6.3負(fù)反饋對放大器性能的影響,6.3.1提高增益的穩(wěn)定性,由式(6-2)可見，放大器的閉環(huán)增益為,為了分析方便，只討論放大器工作在中頻范圍內(nèi)的情況，且認(rèn)為反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)，即認(rèn)為信號通過基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)時都不會產(chǎn)生附加相位移，放大系數(shù)和反饋系數(shù)都為實數(shù),(6-16),2020/7/4,59,由式(6-16)和(6-17)可得,(6-18),6.3.1提高增益的穩(wěn)定性,2020/7/4,60,6.3.2對放大器輸入輸出電阻的影響,1)串聯(lián)負(fù)反饋使放大器輸入電阻增大,(6-19),2)并聯(lián)負(fù)反饋使放大器輸入電阻減小,(6-20),2020/7/4,61,3)電流負(fù)反饋使放大

13、器輸出電阻增大,(6-21),4)電壓負(fù)反饋使放大器輸出電阻減小,(6-22),電壓負(fù)反饋使放大器的輸出電壓基本不變，相當(dāng)于一個內(nèi)電阻很小的恒壓源。,電流負(fù)反饋放大器的輸出電流基本不變，相當(dāng)于一個內(nèi)電導(dǎo)很小的恒流源。,2020/7/4,62,6.3.3減小非線性失真,2020/7/4,63,6.3.4擴(kuò)展通頻帶,2020/7/4,64,已知高頻區(qū)電路開環(huán)放大倍數(shù),fH上限截止頻率,設(shè)反饋系數(shù)F為實數(shù)（為分析方便）,引入負(fù)反饋后高頻區(qū)閉環(huán)放大倍數(shù)為,2020/7/4,65,2020/7/4,66,(6-23),(6-24),fHf為引入負(fù)反饋后的電路上限截止頻率,同理可證，引入負(fù)反饋后的電路下限

14、截止頻率,(6-25),2020/7/4,67,(6-26),（注：上式只適合一階慣性環(huán)節(jié)的放大電路）,2020/7/4,68,6.3.5抑制反饋環(huán)內(nèi)的干擾和噪聲,無反饋時信號與噪聲的輸出波形,有反饋時信號與噪聲的輸出波形,提高輸入信號幅度后的輸出波形,2020/7/4,69,6.4負(fù)反饋放大器的分析與計算,2020/7/4,70,6.4.1深度負(fù)反饋的計算,6.4.1.1深度負(fù)反饋的特點(diǎn),2020/7/4,71,6.4.1.2環(huán)路增益與反饋深度,1)環(huán)路增益,2020/7/4,72,2)反饋深度與增益的近似表達(dá)式,(6-28),2020/7/4,73,6.4.1.3深度負(fù)反饋條件下的計算,2

15、020/7/4,74,如例6-3圖a所示電路,根據(jù)瞬時極性法判斷為電壓串聯(lián)負(fù)反饋,反饋使凈輸入信號減小,圖6-14例6-3圖,2020/7/4,75,深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)電壓增益為,2020/7/4,76,如例6-3圖(b)所示電路，根據(jù)瞬時極性法判斷為電流串聯(lián)負(fù)反饋。,圖6-14例6-3圖,2020/7/4,77,閉環(huán)電壓增益為,2020/7/4,78,如例6-3圖(c)所示電路，根據(jù)瞬時極性法判斷為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。,圖6-14例6-3圖,2020/7/4,79,閉環(huán)互阻增益為,閉環(huán)源電壓增益為,2020/7/4,80,如例6-3圖(d)所示電路，根據(jù)瞬時極性法判斷為電流并聯(lián)負(fù)反饋。,圖6

16、-14例6-3圖,2020/7/4,81,閉環(huán)電流增益,閉環(huán)電壓增益,【例6-4】鏈接,2020/7/4,82,3個主要步驟,第一步是判斷反饋極性，通常采用瞬時極性法進(jìn)行判斷。先判斷電路中是否存在反饋支路(或反饋網(wǎng)絡(luò))，如果存在反饋，則進(jìn)一步判斷是正反饋還是負(fù)反饋。第二步是判斷負(fù)反饋的組態(tài)。關(guān)鍵是：正確求出反饋信號或的表達(dá)式，然后求出反饋系數(shù)的表達(dá)式第三步是深度負(fù)反饋條件下的計算。,2020/7/4,83,6.4.3引入負(fù)反饋的一般原則,減小信號源的負(fù)載、提高輸出端的負(fù)載能力。,正確引入應(yīng)考慮的兩個主要問題：,a.選擇合適的負(fù)反饋類型,選擇負(fù)反饋類型應(yīng)該考慮:,b.正確選用各元件參數(shù),2020

17、/7/4,84,1)若需要穩(wěn)定放大電路中的靜態(tài)工作點(diǎn)等直流量，應(yīng)該在放大電路中引入直流負(fù)反饋；,2)若需要穩(wěn)定放大電路中的交流性能，應(yīng)該在放大電路中引入交流負(fù)反饋；,3)若需要穩(wěn)定放大電路中的輸出電壓，應(yīng)該在放大電路中引入電壓負(fù)反饋；若需要穩(wěn)定放大電路中的輸出電流，應(yīng)該在放大電路中引入電流負(fù)反饋；,4)若需要提高放大器的輸入電阻，應(yīng)該在放大器中引入串聯(lián)負(fù)反饋；若需要提高放大器的輸出電阻，應(yīng)該在放大器中引入電流負(fù)反饋；若需要減小放大器的輸入電阻，應(yīng)該在放大器中引入并聯(lián)負(fù)反饋；若需要減小放大器的輸出電阻，應(yīng)該在放大器中引入電壓負(fù)反饋。,放大電路(或其他電子系統(tǒng))中引入負(fù)反饋的一般原則：,2020/

18、7/4,85,對于電壓電流變換器,對于電流電壓變換器,總之：對于電壓放大器,對于電流放大器,選擇電壓串聯(lián)負(fù)反饋,選擇電流并聯(lián)負(fù)反饋,選擇電流串聯(lián)負(fù)反饋,選擇電壓并聯(lián)負(fù)反饋,2020/7/4,86,6.5負(fù)反饋的穩(wěn)定性問題,由于基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)在某些頻率分量下產(chǎn)生的相位移可能改變反饋的極性，深度負(fù)反饋有可能引起放大器自激振蕩，此時，即使不加任何輸入信號，放大器也會有某一頻率的信號輸出，使放大器失去了原有的功能。,6.5.1負(fù)反饋放大電路的自激及穩(wěn)定工作的條件,1.自激振蕩現(xiàn)象,前面有關(guān)負(fù)反饋放大器的分析都是在放大器的中頻區(qū)域，且反饋網(wǎng)絡(luò)由純電阻構(gòu)成，因而基本放大器和負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)不產(chǎn)生附加相位移。,2020/7/4,87,實際上，RC耦合共射極放大器來說，在其中頻范圍內(nèi)集電極輸出電壓與基極輸入電壓反相，放大電路有180的相移，在放大器的低頻段和高頻段，由于某些電抗元件的作用，不僅會使增益下降，而且會產(chǎn)生附加相位移。,單級RC耦合共射極放大器幅頻特性和相頻特性如圖7-15所示。,2020/7/4,88,最大相位移可接近,(6-51),兩級RC耦合